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文档简介
Lagrange插值:
x=0:3;
y=[-5,-6z-l,16];
n=length(x);
symsq;
fork=l:n
fenmu=l;
p=l;
forj=11n
if(j-=k)
fenmu=fennu*(x(k)-x(j))
p=conv(pzpoly(x(j)))
end
end
c(k,:)=p*y(k)/fenmu
end
a=zeros(1,n);
fori-l:n
forj=1:n
a(i)=a(i)+c(j,i)
end
end
输出结果:
fenmu=
-1
P=
1-1
fenmu=
2
P=
1-32
fenmu=
-6
P=
1-611-6
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
fenmu=
1
P=
10
fenmu=
-1
p=
1-20
fenmu=
2
P=
1-560
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
-3.000015.0000-18.00000
fenmu=
2
P=
10
fenmu=
2
P=
1-10
fenmu=
-2
P=
1-430
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
-3.000015.0000-18.00000
0.5000-2.00001.50000
fenmu=
3
P=
10
fenmu=
6
P=
1-10
fenmu=
6
P=
1-320
c=
0.8333-5.00009.1667-5.0000
-3.000015.0000-18.00000
0.5000-2.00001.50000
2.6667-8.00005.33330
a=
0.8333000
a=
-2.1667000
a=
-1.6667000
a=
1000
a=
1-500
a=
11000
3=
1800
a=
1000
a=
1.000009.16670
a=
1.00000-8.83330
a=
1.00000-7.33330
a=
1.00000-2.00000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
a=
1.00000-2.0000-5.0000
分段线性插值:
先保存M文件:
x=l:6;
y=[7168251224],
u=5.3;
delta=diff(y)./diff(x);
n=length(x);
forj=2:(n-1)
ifx(j)<u
k=j;
end
end
在commandwindow中输入:
s=u-x(k);
v=y(k.)+s.*delta(k)
输出结果:
v=
15.6000
3.4.Makeaplotofyoiirhand.Startwith
figure(position),get(0,'screensize'))
axes('position',[0Oil])
[x,y]=ginput;
Placeyourhandonthecomputerscreen.Usethemousetoselectafew
dozenpointsoutliningyourhand.Terminatetheginpurwithacarriage
return.Youmightfinditeasiertotraceyourhandonapieceofpaperand
thenputthepaperonthecomputerscreen.Youshouldl>eabletoseethe
ginputcursorthroughthepaper.(Savethesedata.Wewillrefertothemin
otherexerciseslaterinthisbook.)
Figure3.11.Ahand.
Nowthinkofxandyastwofunctionsofanindependentvariablethatgoes
fromonetothenumberofpointsjroucollected.Youcaninterpolateboth
functionsonafinergridandplottheresultwith
n=lengrh(x);
s=(1:n),;
z»(1:.05:n)1;
u=splinetx(s,x,t);
v=splinetx(s,y,t);
elfreset
plot(x,y,1',u,v,;
Dothesamethingwithpchiptx.Whichdoyouprefer?
Figure3.11istheplotofmyhand.Canyoutellifitwasdonewithsplinetx
orpchiptx?
解:
第一种做法,用spline,共55个点,其中,54个有效
首先保存你一个M文件:
figure('position',get(0,'screensize'))
axcs('position,,[0011])
[x,y]=ginput;
然后在commandwindow里,输入以下内容:
n=length(x);
s=(l:n),;
t=(l:.O5:n),;
u=spline(s,x,t);
v=splinc(s,y,t);
elfreset
plot(x,y,'.',u,v,',);
对应的x、y值:
0.35729170.2536145
0.35729170.2909639
0.35034720.3403614
0.34618060.4259036
0.34270830.5271084
0.32534720.6162651
0.30659720.6873494
0.2906250.7524096
0.28923610.7933735
0.29548610.796988
0.32256940.7548193
0.3406250.6849398
0.36909720.6150602
0.38645830.6126506
0.38993060.7259036
0.39270830.8066265
0.39201390.8993976
0.40243060.9295181
0.42395830.8933735
0.42395830.8078313
0.42951390.7343373
0.43159720.6451807
0.44409720.6439759
0.45659720.7439759
0.47048610.8451807
0.47673610.9054217
0.49618060.9463855
0.50868060.876506
0.50451390.818G747
0.50104170.7524096
0.48923610.6403614
0.5031250.6295181
0.50520830.6271084
0.53229170.7090361
0.55104170.763253
0.57395830.8355422
0.59618060.8572289
0.59479170.7837349
0.57534720.7090361
0.55798610.6391566
0.53576390.5668675
0.53229170.5283133
0.53506940.4789157
0.5656250.536747
0.59479170.5933735
0.62534720.610241
0.63229170.5728916
0.6156250.5331325
0.60034720.4993976
0.57881940.4415663
0.5593750.3716867
0.52951390.2957831
0.49756940.2403614
0.47118060.2018072
0.66076390.3090361
第二种做法,用pchip,共52个点,全部有效
首先保存一个M文件:
figure('position',get(0,'screensize'))
axcs('position,,[0011])
[x,y]=ginput;
然后在commandwindow里,输入以下内容:
n=length(x);
s=(l:n),;
t=(l:.O5:n),;
u=pchip(s,x,t);
v=pchip(s,y,t);
elfreset
对应的x、y值:
0.51909720.8487952
0.50520830.7512048
0.49479170.6789157
0.51006940.6692771
0.53993060.7355422
0.57534720.8174699
0.5968750.8620482
0.61909720.8777108
0.61493060.8138554
0.58784720.7427711
0.58784720.7427711
0.56354170.6716867
0.53506940.603012
0.5281250.563253
0.5281250.5259036
0.5656250.5801205
0.60520830.6271084
0.6343750.6186747
0.61909720.5716867
0.58784720.523494
0.53645830.4126506
0.49618060.3210843
0.4593750.2753012
我更喜欢第一种,用spline的,这个能将之间画出弧度,而pchip更像是直接用线段将点依
次连接得到的。
使用的是splinetx。
3.9.TheM-filerungeinterp.mprovidesanexperimentwithafamouspolynomial
interpolationproblemduetoCarlRunge.Let
f3=TT—
an<lletPn(x)denotethepolynomialofdegreen—1thatinterpolatesf(x)at
nequallyspacedpointsontheinterval-1<i<1.Rmigeaskedwhether,
asnincreases.Pn(x)convergesto/(□").Theanswerisyesforsomei,but
noforothers.
(a)ForwhatxdocsPn(x)—*/(z)asn—♦oo?
(b)Changethedistributionoftheinterpolationpointssothattheyarenot
equallyspaced.HDWdocsthisaffectconvergence?Canyoufindadistribution
sothatPn(x)—*f(x)foralla*intheinterval?
解:
⑶
首先保存一个M文件:
n=3;
xishu=2/(n-1);
x=-l:xishu:1;
y=l./(1+25.*x.*x);
fork=l:n
fenmu=l;
p=l;
forj=l:n
if(j~=k)
fenmu=fennu*(x(k)-x(j));
p=conv(p,poly(x(j)));
end
end
c(k,:)=p*y(k)/fenmu;
end
a=zeros(1,n);
fori=l:n
forj=l:n
a(i)=a(i)+c(j,i);
end
pnd
然后在commandwindow里输入以卜内容:
plot(x,y;*');
holdon;
plotfx^;*');
holdon;
xl=-l:0.01:l;
yi=o;
fori=l:n
yl=yl.*xl+a(i)
end
y2=l./(l+25.*xl.*xl);
plot(xl,yl/b');
holdon;
plot(xl,y2;g');
即有n=3时,图像:
n=10时,图像:
n=100时,图像:
n=1000时,图像:
可以看出,将卜1,1]做n・l等分的n个插值点,在卜0.92,1)的区间内,随着n趋近于8时P£x)
趋近于f(x)o
(b)
先保存M文件:
n=2;
x=2.*rand(n)-1
y=l./(1+25.*x.*x);
n=n八2;
%lagrangc?????i§
fork=l:n
fenmu=l;
p=l;
forj=1:n
if(j~=k)
fADTnu=fpnnn*(x(k)-x(j));
p=conv(p,poly(x(j)));
end
end
c(k,:)=p*y(k)/fenmu;
end
a=zeros(1,n);
fori=l:n
forj=l:n
a(i)-a(i)Ic(j,i);
end
end
输出结果:
x=
0.9150-0.6848
0.92980.9412
然后在commandwindow里输入:
plot(x,y;*');
holdon;
xl=-l:0.01:l;
yi=o;
fori=l:n
yl=yl.*xl+a(i)
end
y2=l./(l+25.*xl.*xl);
plot(xl,yl;b');
holdon;
plot(xlzy2/g');
得到以下几幅图:
igure1-X
Eil«Edit乂ievInsert工ooIsfiesktop{indovHdLp
"U)Q•、-、门S4.乂•Q□Id-□
1।।<<IIII
*
0.075--
0.07--
0.066--
0.06--
0.055--
0.05--
0.045■%-
*
0.041----------1----------1----------1----------1----------1----------1----------1----------1----------
飞.8-0.6-04-020020.40.60.81
n=3时,
0.4121-0.90770.3897
-0.9363-0.8057-0.3658
-0.44620.64690.9004
n=10时,
x=
Columns1through7
-0.32100.9661-0.65780.71100.1660-0.7845-0.6425
0.9033-0.3971-0.93480.2895-0.49640.8126-0.1542
0.84070.40220.1224-0.2475-0.41910.7593-0.8115
-0.89460.33270.7637-0.61820.23420.63550.1970
0.47570.07830.3384-0.1435-0.4694-0.4785-0.0582
-0.46180.3962-0.6191-0.03600.64880.18870.3919
-0.15430.3331-0.2622-0.75880.9653-0.95500.3998
0.0957-0.6437-0.07850.17900.4605-0.14950.2771
0.8855-0.74400.9633-0.5476-0.3122-0.3746-0.9328
-0.16450.9982-0.6872-0.23080.1681-0.6770-0.8624
Columns8through10
-0.36080.22190.7507
0.06170.55760.0361
0.3089-0.15310.8872
-0.1848-0.81840.2754
0.6400-0.46710.9154
0.4367-0.6927-0.5186
0.9373-0.43800.3522
0.0627-0.1198-0.4219
-0.34970.05430.3436
-0.7887-0.08520.3903
n=10时,数据太大,没运行出来。
可以看出,将卜1,1]做n-1等分的n个插值点,在卜0.92,0.92]的区间内,随着n趋近于8时P£x)
趋近于f(X)o
3.18.(a)Ifyouwanttointerpolatecensusdataontheinterval1900<t<2000
withapolynomial,
109
P(t)=cjt+c2rH-----bc10t4-cH,
youmightbetemptedtousetheVandermondematrixgeneratedby
t=1900:10:2000
V=vander(t)
Whyisthisareallybadidea?
(b)Investigatecenteringandscalingtheindependentvariable.Plotsome
data,pulldowntheToolsmenuonthefigurewindow,selectBasicFitting,
andfindthecheckboxaboutcenteringandscaling.Whatdoesthischeck
lx)xdo?
(c)Replacethevariabletwith
t-
s=-----”
a
ThisleadstoamodifiedpolynomialP(s).Howareitscoefficientsrelatedto
thoseof尸(£)?WhathappenstotheVandermondematrix?Whatvaluesof
〃andaleadtoareasonablywellcoiuiitionedVandernioiidematrix?One
possibilityis
mu-mean(t)
sigma=srd(r)
butaretherebettervalues?
解:
(a)
t=1900:10:2000
V=vander(t)
输出结果:
t=
Columns1through6
190019101920193019401950
Columns7through11
19601970198019902000
V=
1.0e+033*
Columns1through7
0.61310.00030.00000.00000.00000.00000.0000
0.64620.00030.00000.00000.00000.00000.0000
0.68080.000
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